(57)【要約】  【課題】  投入される原料ガスの量に対して、従来に比べてより多くの液体燃料を製造することができると共に前記改質器を常時安定して加熱することで連続運転を可能とし、効率よく液体燃料を製造することができる液体燃料の製造プラントを提供する。  【解決手段】  原料ガスを投入する原料ガス投入工程Ｓ１と、改質工程に不要な物質を取り除く除去工程Ｓ２と、原料ガス中のメタンを改質し一酸化炭素、二酸化炭素及び水素のうち少なくとも二酸化炭素と水素を含む混合ガスに改質する改質工程Ｓ３と、混合ガスを圧縮する圧縮工程Ｓ４と、メタノールを合成するメタノール合成工程Ｓ５とを有しており、改質工程Ｓ３で改質に必要な熱の全て又は一部を隣接する他のプラントより排出される排熱を利用し、他のプラントから供給される排熱の不足分を補う補助加熱手段８を有している。【選択図】      図１
2005336076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を製造する液体燃料の製造プラントであって、
前記液体燃料の原料になるメタンを主成分とする原料ガスを投入する原料ガス投入工程と、
前記投入された原料ガスから改質工程に不要な物質を取り除く除去工程と、
前記除去工程にて前記不要な物質が取り除かれた原料ガス中のメタンを代表とする炭化水素類を改質し一酸化炭素、二酸化炭素及び水素のうち少なくとも二酸化炭素と水素を含む混合ガスに改質する改質工程と、
前記混合ガスを圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮された合成ガスよりメタノールを合成するメタノール合成工程とを有しており、
前記改質工程で改質に必要な熱の全て又は一部を隣接する他のプラントより排出される排熱を利用し、
前記他のプラントから供給される排熱の不足分を補う補助加熱手段を有していることを特徴とする液体燃料の製造プラント。
【請求項２】
前記改質工程で用いられる改質器は水蒸気改質器であることを特徴とする請求項１に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項３】
前記改質工程で用いられる改質器はメンブレンリフォーマであることを特徴とする請求項１に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項４】
前記改質工程にて生成された混合ガスのうち改質されなかったメタンを代表とする炭化水素類を分離し前記メンブレンリフォーマに投入される原料ガスと混合することを特徴とする請求項３に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項５】
前記補助加熱手段は、前記他のプラントから供給される排熱の供給ルート上に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項６】
前記改質工程で前記他のプラントから供給される排熱の供給ルートとは異なるルートに配置された補助加熱手段を有していることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項７】
前記補助加熱手段は、前記他のプラントからの排熱の供給がないときのみ駆動し、熱を供給することを特徴とする請求項６に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項８】
前記補助加熱手段は燃焼器であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項９】
前記改質工程にて発生した混合ガスのうち水素又は水素と一酸化炭素の一部を前記補助加熱手段の燃料の一部として用いることを特徴とする請求項８に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１０】
前記原料ガス投入工程で投入された原料ガスの一部を前記他のプラント及び前記補助加熱手段の燃料の一部として用いることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１１】
前記除去工程は前記原料ガス中に含まれる二酸化炭素を分離し、前記改質工程にて改質された混合ガスに混入することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１２】
前記原料ガスは天然ガスであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１３】
前記原料ガスはバイオマスをメタン発酵させたガスであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１４】
前記除去工程は前記原料ガス中に含まれる二酸化炭素を分離することを特徴とする請求項１３に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１５】
前記分離された二酸化炭素を前記改質工程にて改質された混合ガスに混入することを特徴とする請求項１４に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１６】
前記原料ガスは炭田ガスであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１７】
前記除去工程は原料ガス中に含まれる空気を分離することを特徴とする請求項１６に記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１８】
前記原料ガスは石炭水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガスであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項１９】
前記原料ガスは石炭水素添加ガス化及び石炭ガス化によって石炭より生成されるものであり、前記石炭水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガスは前記改質工程に原料ガスとして投入され、前記石炭ガス化によって得られる一酸化炭素と水素の混合ガスは前記他のプラント及び前記補助加熱手段に送られることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２０】
前記原料ガスは油田の随伴ガスであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料のプラント。
【請求項２１】
前記原料ガスはバイオマスの水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガスであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２２】
前記原料ガスはバイオマスの水素添加ガス化及びバイオマスのガス化によってバイオマスより生成されるものであり、前記バイオマスの水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガスは前記改質工程に原料ガスとして投入され、前記バイオマスのガス化によって得られる一酸化炭素と水素の混合ガスは前記他のプラント及び前記補助加熱手段に送られることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２３】
前記除去工程は原料ガス中に含まれる硫黄及び硫化物を取り除く脱硫を有していることを特徴とする請求項１２から請求項２２のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２４】
前記他のプラント又は前記補助加熱手段のうち少なくとも一方より排出される排ガス中に含まれる二酸化炭素の少なくとも一部を分離し、前記メタノール合成工程で用いられる混合ガスに混入することを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２５】
前記隣接する他のプラントはガスタービンプラントであり、ガスタービンの排気の熱を排熱として用いることを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２６】
前記メタノール合成工程にて合成されたメタノールを脱水することでジメチルエーテルに合成するＤＭＥ合成工程と、
前記ＤＭＥ合成工程で合成されたジメチルエーテルを含むガス中の不純物を取り除く蒸留工程とを有していることを特徴とする請求項１から請求項２５のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【請求項２７】
前記メタノール合成工程にて合成されたメタノールをガソリンに合成するＭＴＧ合成工程を有していることを特徴とする請求項１から請求項２５のいずれかに記載の液体燃料の製造プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電施設等より排出される排熱を利用して液体燃料を製造するプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体燃料の製造方法としてメタン改質法を利用したものがよく知られている。メタン改質法は次のようにして行われる。まず改質材料である原料ガス（それには限定されないがここでは天然ガス）中に含まれる不純物を除去したメタンガスと、水蒸気の混合ガスを、Niを主成分とする改質触媒が充填された改質器に供給する。前記改質器内では次に示す改質反応が起きる。なお水蒸気については過剰に（例えばメタンの３倍量）投入される。
ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２＋２Ｈ２Ｏ          （改質反応）
このとき、生成された一酸化炭素の一部は、次に示すシフト反応により余剰の水蒸気と反応して、二酸化炭素に転換される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２            （シフト反応）
改質反応とシフト反応を組み合わせると、総括反応として次に示す反応が起きたことになる。
ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２      （改質反応＋シフト反応）
以上の反応を経て、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素及び余剰の水蒸気,微量の未反応メタンからなる混合ガスが生成される。
【０００３】
前記生成された水素と一酸化炭素及び二酸化炭素を圧縮、合成した後、精留することで、メタノールを精製することができる。メタノールの合成反応は以下に示すとおりである。
ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ            （メタノール合成反応）
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ    （メタノール合成反応）
前記メタノールを脱水することでジメチルエーテル（ＤＭＥ）を製造することができる。
２ＣＨ３ＯＨ→ＣＨ３ＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ  （脱水反応）
また、前記メタノールをＭＴＧ合成することで、ガソリンを製造することができる。
【０００４】
前記改質器にてメタンガスを改質して、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素の混合ガスを生成するときには以上の反応式で示される改質反応及びシフト反応が起きている。これら改質反応は吸熱反応、シフト反応は発熱反応であるが、吸熱が発熱より大幅に大きいため、前記改質器に外部より熱を加えて加熱してやらなくてはならない。この改質器の加熱源としては、原料である天然ガスの一部を燃焼させたり、改質ガスの一部を燃焼させるなどの手段が取られるが、まれには製造されたメタノール、ジメチルエーテル及び（又は）ガソリンを燃焼させて、その燃焼時に発生する熱を利用するものが用いられている。      
【特許文献１】特開平６−２８９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、原料である天然ガス、製造されたメタノール、ジメチルエーテル及び（又は）ガソリンを燃焼させて、前記改質器を加熱するものの場合、使用される原料あたりの製造される液体燃料（メタノール、ジメチルエーテル及び（又は）ガソリン）の製造量が少なくなってしまう。また、原料ガスを燃焼させることで二酸化炭素の排出量が増加し、環境破壊（特に地球温暖化）につながる。
【０００６】
また、前記改質器にて生成される水素と一酸化炭素及び二酸化炭素を前記メタノール合成反応に使用した場合、Ｈ２が余剰となる。すなわち余剰のＨ２を使用してメタノールを合成するには1/3ＣＯ２が不足する。この場合、不足する二酸化炭素を別途追加投入してやるか、水素の余剰分を取り除かなくてはならない。
【０００７】
このような問題を鑑みて本発明は、投入される原料ガスの量に対して、従来に比べてより多くの液体燃料を製造することができる液体燃料の製造プラントを提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、前記改質器を常時安定して加熱することで連続運転を可能とし、効率よく液体燃料を製造することができる液体燃料の製造プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、液体燃料を製造する液体燃料の製造プラントであって、前記液体燃料の原料になるメタンを主成分とする原料ガスを投入する原料ガス投入工程と、前記投入された原料ガスから改質工程に不要な物質を取り除く除去工程と、前記除去工程にて前記不要な物質が取り除かれた原料ガス中のメタンを改質し一酸化炭素、二酸化炭素及び水素のうち少なくとも二酸化炭素と水素を含む混合ガスに改質する改質工程と、前記混合ガスを圧縮する圧縮工程と、前記圧縮された合成ガスよりメタノールを合成するメタノール合成工程とを有しており、前記改質工程で改質に必要な熱の全て又は一部を隣接する他のプラントより排出される排熱を利用し、前記他のプラントから供給される排熱の不足分を補う補助加熱手段を有していることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によると、隣接した他のプラントより排出される排熱を前記改質工程に用いるので、従来外部に排気されていた熱エネルギを再利用することができ、それだけ、消費エネルギを減らすことが可能である。
【００１１】
また、熱の不足を補うために補助加熱手段を有しており、前記他のプラントの排熱量が少ないときでも前記補助加熱手段を利用することで改質に必要な熱量を常に確保できる。それにより、液体燃料の製造プラントの連続運転が可能である。
【００１２】
上記構成において、改質工程で用いられる改質器として水蒸気改質器を挙げることができる。また、メンブレンリフォーマ（またはメンブレンリアクターと呼ぶ）を用いてもよい。メンブレンリフォーマを利用することで、メタンを改質するのに必要な熱量を低く抑えることができる。これにより、前記補助加熱手段によるエネルギの消費量を低減することが可能である。
【００１３】
上記構成において、改質工程にて生成された混合ガスのうち改質されなかったメタンを分離し該メンブレンリフォーマに投入される原料ガスと混合してもよい。改質されなかったメタンを再度改質工程に回すことより、原料ガスが無駄に排気されることがなくなり、それだけ、原料ガスの投入量に対する液体燃料の製造量を増やすことができる。
【００１４】
上記構成において補助加熱手段は、前記他のプラントから供給される排熱の供給ルート上に配置されるものを挙げることができる。
【００１５】
この構成によると、前記他のプラントから排出される排熱の温度が低く、前記改質器を十分に加熱することができない場合、前記補助加熱手段を運転し他のプラントから排出される排熱を含む排ガスを加熱することで改質器を改質するのに必要な温度に加熱することができる。
【００１６】
上記構成において、前記改質器がメンブレンリフォーマの場合、前記補助加熱手段は改質工程で前記他のプラントから供給される排熱の供給ルートとは異なるルートに配置されていてもよい。この場合、前記他のプラントからの排熱の供給がないときのみ駆動し、熱を供給するものを例示することができる。
【００１７】
この発明の構成によれば、前記他のプラントからの排熱の供給がないときは、前記補助加熱手段を稼動させて、液体燃料製造プラントを継続して運転させることができ、液体燃料の安定供給ができるとともに、液体燃料製造プラントの起動、停止に要する時間を節約でき、効率的な運転ができる。
【００１８】
前記補助加熱手段として例えば燃焼器を挙げることができる。また、燃焼器に限定されるものではなく、前記改質器を十分に加熱することができるものを広く採用することができる。
【００１９】
上記構成において、改質工程にて発生した混合ガスの一部を前記補助加熱手段の燃料の一部として用いてもよく、原料ガス投入工程で投入された原料ガスの一部を前記他のプラント及び前記補助加熱手段の燃料の一部として用いてもよい。また、両方を同時に利用してもよい。この構成によると、原料ガスの投入量を少なくすることができる。
【００２０】
上記構成において、除去工程は前記原料ガス中に含まれる二酸化炭素を分離し、前記改質工程にて改質された混合ガスに混入するものを例示することができる。この構成によると、前記改質器の内部では水素が二酸化炭素及び（又は）一酸化炭素の量に比べて多いので、二酸化炭素を外部より供給して、前記改質工程で生成される水素をうまく利用している。
【００２１】
上記構成において、原料ガスは、ガス田ガス、油田随伴ガス、炭田ガスを含めた天然ガス、バイオマスをメタン発酵させたガス、石炭の水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガス、石炭の水素添加ガス化及び石炭のガス化によって得られるメタンを含むガス、バイオマスの水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガス、バイオマスの水素添加ガス化及びバイオマスのガス化によってバイオマスより生成されるガス等を例示することができる。また、前記原料ガスとして、上述しているガス以外にもメタンが含まれているガスを広く採用することができる。
【００２２】
前記原料ガスに二酸化炭素が含まれる場合、除去工程にて前記原料ガス中に含まれる二酸化炭素を分離してもよい。このとき分離された二酸化炭素は前記改質工程にて改質された混合ガスに混入してもよい。また、原料ガスが石炭水素添加ガス化及び石炭ガス化によって石炭より生成されるものである場合、前記石炭水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガスは前記改質工程に原料ガスとして投入され、前記石炭ガス化によって得られる一酸化炭素と水素の混合ガスは前記他のプラント及び前記補助加熱手段に送るものを例示することができる。
【００２３】
上記構成において除去工程は例えば、原料ガス中に含まれる硫黄及び硫化物を取り除く脱硫を有しているものを挙げることができる。また、除去工程は脱硫のみなではなく液体燃料を製造するときに不要及び（又は）悪影響を及ぼす物質を取り除くものを広く採用することができる。
【００２４】
上記構成において、原料ガスがバイオマスの水素添加ガス化及びバイオマスのガス化によってバイオマスより生成されるものである場合、前記バイオマスの水素添加ガス化によって得られるメタンを含むガスは前記改質工程に原料ガスとして投入され、前記バイオマスのガス化によって得られる一酸化炭素と水素の混合ガスは前記他のプラント及び前記補助加熱手段に送られるものであるものであってもよい。
【００２５】
上記構成において、他のプラント又は前記補助加熱手段のうち少なくとも一方より排出される排ガス中に含まれる二酸化炭素の少なくとも一部を分離し、前記メタノール合成工程で用いられる混合ガスに混入してもよい。
【００２６】
前記隣接する他のプラントとしてガスタービンプラントを挙げることができる。これ以外にも、排出される排ガスを前記改質器の加熱に用いることができるものを広く採用することができる。
【００２７】
上記構成において、メタノール合成工程にて合成されたメタノールを脱水することでジメチルエーテルに合成するＤＭＥ合成工程と、前記ＤＭＥ合成工程で合成されたジメチルエーテルを含むガス中の不純物を取り除く蒸留工程とを有しているものであってもよい。
【００２８】
上記構成において、メタノール合成工程にて合成されたメタノールをガソリンに合成するＭＴＧ合成工程を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、隣接する他のプラントの排熱で改質器を常時加熱することができ、無駄なエネルギ消費を抑えることができると共に、投入される原料ガスに対して多くの液体燃料を製造することができる。
【００３０】
また本発明によると、改質器としてメンブレンリフォーマを利用することができ、改質に必要な熱が少なくて済むので、原料ガスの投入量に対して多くの液体燃料を製造することができ、それだけ、効率よく液体燃料を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の液体燃料製造プラントにおける液体燃料の製造工程を図１に示す。まず、液体燃料の製造プラントに原料ガス（ここでは、天然ガス）を投入する（原料ガス投入工程Ｓ１）。原料ガス投入工程Ｓ１にて投入された燃料ガスのうち後述の改質工程Ｓ３に不要な物質（例えば硫黄等）を取り除く（除去工程Ｓ２）。除去工程Ｓ２にて不要な物質が除去された原料ガスはメンブレンリフォーマ７と呼ばれる改質器に投入される。このとき、原料ガスの一部は隣接された他のプラント（ここでは発電用ガスタービンＧＴ）に燃料として供給される。また、補助加熱手段８（ここでは燃焼器）にも供給される。
【００３２】
メンブレンリフォーマ７に投入された原料ガスは主にメタンであり、水蒸気と共に供給されガスタービンＧＴの排熱で加熱されることで改質反応し、二酸化炭素と水素が発生する（改質工程Ｓ３）。
ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２＋Ｈ２Ｏ
メンブレンリフォーマ７は上述のとおりガスタービンＧＴの排ガスの熱を利用して加熱されているが、ガスタービンＧＴが停止中等、十分に熱が供給できないときは、補助加熱手段８で発生する燃焼ガスをメンブレンリフォーマ７に供給して加熱する。
【００３３】
改質工程Ｓ３で発生した二酸化炭素及び水素の混合ガスをメンブレンリフォーマ７より取り出して圧縮を行う（圧縮工程Ｓ４）。圧縮した混合ガスを後述するメタノール合成器１７に投入しメタノール合成を行う（メタノール合成工程Ｓ５）。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
必要に応じてメタノール合成工程Ｓ５で合成されたメタノールを脱水反応させてジメチルエーテル（ＤＭＥ）を生成するＤＭＥ合成工程Ｓ６や、ガソリンを合成するＭＴＧ（メタノールトゥガソリン）合成工程Ｓ７を有していてもよい。
【００３４】
（第１の実施形態）
図２に本発明にかかる液体燃料製造プラントの一例の概略配置図を示す。図２に示す液体燃料製造プラントは、ガスタービンＧＴより排出される排気の熱を再利用している。ガスタービンＧＴは、それには限定されないがここでは、発電に用いられるものであり、圧縮機１とタービン２の間には燃焼器５が備えられている。燃焼器５は内部で圧縮機１より送られてきた空気を利用して燃料を燃焼し、燃焼ガスをタービン２に導入するものである。
【００３５】
液体燃料製造プラントは天然ガスを原料ガスとして利用している。燃料ガス投入工程Ｓ１として天然ガスを投入する。天然ガスには硫黄等の液体燃料の製造には不要な物質が含まれているので、脱硫装置６を通過させることで硫黄を含む不純物を取り除く（除去工程Ｓ２）。硫黄を含む不純物が取り除かれた原料ガスの一部は圧縮機１１１にて後述のメンブレンリフォーマ７に圧送される。また原料ガスの残りは圧縮機１１２にてガスタービンＧＴの燃焼器５及び（又は）後述する補助加熱手段８に燃料として圧送される。補助加熱手段８は燃焼装置であり、圧縮空気を供給する圧縮機２７が配置されている。燃焼器５及び補助加熱手段８に接続している配管にはそれぞれ弁９、弁１０が取り付けられており、燃料の流入量を調整している。
【００３６】
改質工程Ｓ３は以下の手順で行われる。タービン２より排出された排ガスはメンブレンリフォーマ７に送られる。ここで、タービン２より排出される排ガスの流動経路は図中一点鎖線で示されている。排ガスはメンブレンリフォーマ７の内部を流動し、メンブレンリフォーマ７の排ガスが流れる流動経路とは別の部屋に流入した原料ガス等を加熱する。
【００３７】
水は給水ポンプ１９にて再生熱交換器１２に送られ加熱されて蒸発した後、脱硫が終了した原料ガスと一緒にメンブレンリフォーマ７に投入される。再生熱交換機１２はメンブレンリフォーマ７内を流動し内部を加熱した後の排ガスと水との間で熱交換するものである。さらに再生熱交換機１２を通過した後の排ガスは、ＨＲＳＧ１３（排熱回収ボイラ）に送られ水と熱交換することで、水を蒸気または蒸気と温水とし、プラント及びその近隣施設に蒸気または蒸気と温水を供給する。
【００３８】
メンブレンリフォーマ７は、メタン（ＣＨ４）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）との混合ガスが改質反応を起こすことで、二酸化炭素（ＣＯ２）と水素（Ｈ２）に改質するものであり、反応式は次に示すとおりである。
ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２＋Ｈ２Ｏ
この反応は吸熱反応であるので、上述したガスタービンＧＴの排ガスの熱を利用して加熱している。メンブレンリフォーマ７内で起こる改質反応に必要な温度はガスタービンＧＴの排ガス温度と略同じであるので、ガスタービンＧＴの排ガスをそのまま利用することができ、それだけ、エネルギを有効に再利用することができる。
【００３９】
メンブレンリフォーマ７内で生成された水素を二酸化炭素と水蒸気の混合ガスから分離し、別ラインで取り出す。取り出された水素の多くは冷却器１４に送られた後に必要があれば圧縮機１６で圧縮され、後述する凝縮器１８より排出される二酸化炭素と混合される。混合ガスは冷却器１５を通って冷却され、圧縮機１６１でメタノール合成器１７に圧送される（圧縮工程Ｓ４）。また、二酸化炭素と水蒸気の混合ガスはメンブレンリフォーマ７より取り出された後、凝縮器１８にて水蒸気は凝縮され水になり、二酸化炭素と分離され給水ポンプ１９の上流側の給水ライン２０に戻される。二酸化炭素は上述のように水素と混合される。
【００４０】
メタノール合成器１７でのメタノール合成反応は次の化学式に示すとおりである（メタノール合成工程Ｓ５）。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
ここでメンブレンリフォーマ７で発生する水素は４Ｈ２であり、この水素全てをメタノール合成器１７にてメタノール合成をするには、4/3ＣＯ２が必要であり、メンブレンリフォーマ７で生成される二酸化炭素では1/3ＣＯ２が不足する。その不足分を補うために、排熱回収ボイラ１３（ＨＲＳＧ１３）を通過したガスタービンＧＴの排ガスの一部を冷却器２１に通して冷却した後、二酸化炭素回収器２２で排ガス中の二酸化炭素を回収する。回収された二酸化炭素はメタノール合成器１７に流入する二酸化炭素と混合させて不足分を補う。
【００４１】
メタノール合成器１７にて合成されたメタノールと水蒸気の混合ガスは冷却器２３にて冷却され気液分離器２４に投入される。気液分離器２４に投入された混合ガスには反応せずに残った二酸化炭素、水素が含まれており、気液分離器２４に投入することで、メタノール及び水は液体に、二酸化炭素及び水素は気体に分離される。気液分離器２４で分離された二酸化炭素及び水素は圧縮機１６２で圧縮されメタノール合成器１７に投入される二酸化炭素と水素の混合ガスに混入される。メタノールと水の混合液体は精留塔２５に送り、水とメタノールの混合液からメタノールだけを取り出す。
【００４２】
上述のガスタービンＧＴはそれには限定されないが発電に用いられるガスタービンであり、電力需要に合わせて発電量（ガスタービンの運転状況）を変更するものである。しかし、液体燃料の製造プラントは常時運転が好ましい。
【００４３】
電力需要が少なくガスタービンＧＴが停止している場合、ガスタービンＧＴの排ガスによるメンブレンリフォーマ７の加熱ができないので、補助加熱手段８を駆動してメンブレンリフォーマ７を加熱する。このとき、弁１０を開き弁９を閉じることで、脱硫装置６を通過した原料ガスがガスタービンＧＴの燃焼器５には送られず、補助加熱手段８のみに送られる。さらに、弁２６を開き圧縮機２７を駆動することで補助加熱手段８に燃焼用の空気を導入することができる。さらに、弁２８を開くことで、ガスタービンＧＴの排ガスがメンブレンリフォーマ７へ流入するラインに高温の燃焼ガスを流入させることができ、燃焼ガスでメンブレンリフォーマ７を加熱することができる。このとき、ガスタービンＧＴの排ガスラインに設けられた弁２９を閉じておくことで、燃焼ガスがタービン２に逆流するのを防ぐことができる。
【００４４】
また、弁３０を開くことでメンブレンリフォーマ７で発生した水素の一部を補助加熱手段８の燃料として利用することができる。この水素を二酸化炭素に比べて過剰な水素の一部または全部とすることで、メタノール合成器１７に二酸化炭素と水素の量を過不足なく投入することができる。また、過剰な水素を補助加熱手段８の燃料として用いるので、補助加熱手段８に送られる原料ガスの量を減らすことができるので、燃料ガスの使用量を減らすことが可能である。
【００４５】
また、図３に示すように精留塔２５にて取り出されたメタノールを気化器３１に送りガス化する。ガス化されたメタノールはＤＭＥ合成器３２に送られる。ＤＭＥ合成器３２内ではメタノールが次に示す脱水反応によってジメチルエーテル（ＤＭＥ）に合成される。
２ＣＨ３ＯＨ→ＣＨ３ＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ
その後、冷却器３３にて冷却され、精留塔３４に送られてＤＭＥを取り出す（ＤＭＥ合成工程Ｓ６）。ＤＭＥ合成器３４で反応しなかったメタノールは精留塔３４で分離され、メタノールと水の混合液と混合されて精留塔２５に投入される。これを繰り返すことで、未反応メタノールを再利用することができる。
【００４６】
また、図４に示すようにメタノール合成器１７で合成されたメタノールはＭＴＧ（メタノールトゥガソリン）合成器３５に投入され、ＭＴＧ合成されることでガソリンに合成される（ＭＴＧ合成工程Ｓ７）。
【００４７】
（第２の実施形態）
図５に本発明にかかる液体燃料製造プラントの他の例の概略配置図を示す。図５に示す液体燃料製造プラントは、補助加熱手段８１が第１の実施形態に示す液体燃料製造プラントとは異なるが、それ以外の部分は同一であり、実質上同一の部分には同じ符号が付してある。
【００４８】
液体燃料製造プラントは、メタノールを製造するものであり、ガスタービンＧＴのタービン２よりの排気のラインが補助加熱手段８１を通過するように形成されている。ガスタービンＧＴを低出力で運転する場合（すなわち部分負荷運転の場合）、燃焼器５からタービン２に送られる燃焼ガスの温度が低く、タービン２より排出される排ガスの温度も低い。排ガスの温度が低いと、メンブレンリフォーマ７においてメタン改質に必要な熱を供給することができないので、排ガスを補助加熱手段８で加熱する。
【００４９】
また、ガスタービンＧＴが停止してしまっても、補助加熱手段８からの燃焼ガスをメンブレンリフォーマ７に導入することができるので、メタン改質に必要な熱を常時供給することができる。補助加熱手段８１を用いて排ガスを加熱する又は燃焼ガスを供給する場合は、圧縮機２７を駆動して補助加熱手段８１に燃焼に必要な酸素（空気）を送る。補助加熱手段８１より排出される燃焼ガスはメンブレンリフォーマ７の排ガス流動経路を流れ、再生熱交換機１２を通過した後、ＨＲＳＧ１３（排熱回収ボイラ）に送られ水と熱交換する。その後、排出される燃焼ガスの一部は冷却器２１にて冷却されて、二酸化炭素回収器２２で二酸化炭素を回収され、回収された二酸化炭素はメタノール合成器１７に導入され、残りは排気される。
【００５０】
本実施形態において製造される液体燃料はメタノールであるが、それに限定されるものではなく、製造されたメタノールをＤＭＥ合成にて合成したジメチルエーテル、ＭＴＧ合成にて合成したガソリンであってもよい。ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一で、ＭＴＧ構成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一であればよい。
【００５１】
（第３の実施形態）
図６に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。図６に示す液体燃料製造プラントは二酸化炭素回収器３６が取り付けられており、それ以外の部分は第１の実施形態に示した液体燃料製造プラントと同じである。実質上同一の部分には、同一の符号が付してある。
【００５２】
図６に示す液体燃料製造プラントはメンブレンリフォーマ７から排出された二酸化炭素と水蒸気の混合ガスを凝縮器１８で水蒸気を水に凝縮し分離した後、二酸化炭素を分離するものである。メンブレンリフォーマ７は低温で改質反応が発生するので加熱は少なくて済むが、改質反応が終了するのに時間がかかる。それゆえ、改質後の二酸化炭素と水蒸気の混合ガスの中にはわずかながら反応しなかったメタンが含まれており、二酸化炭素回収器３６で二酸化炭素を回収したのち、再度原料ガスのメンブレンリフォーマ７への投入ラインに戻す。
【００５３】
このように、メンブレンリフォーマ７で反応できなかったメタンを取り除き再利用することで、メタンを有効に利用することが可能である。また、効率よくメタノール合成が行われる。
【００５４】
本実施形態において製造される液体燃料はメタノールであるが、それに限定されるものではなく、製造されたメタノールをＤＭＥ合成にて合成したジメチルエーテル、ＭＴＧ合成にて合成したガソリンであってもよい。ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一で、ＭＴＧ構成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一であればよい。
【００５５】
（第４の実施形態）
図７に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。図７に示す液体燃料製造プラントは、二酸化炭素回収器３６が原料ガスの供給ラインに取り付けられている。それ以外の部分は第１の実施形態に示した液体燃料製造プラントと同じである。実質上同一の部分には、同一の符号が付してある。メンブレンリフォーマ７から排出された二酸化炭素と水蒸気の混合ガスにはわずかながら反応しなかったメタンが含まれている。二酸化炭素、水蒸気及び未反応のメタンを含む未反応ガスを凝縮器１８に投入し水蒸気を水に凝縮させて分離する。
【００５６】
凝縮器１８にて水を分離した未反応ガスを原料ガス供給ラインの二酸化炭素回収器３６の上流側に投入する。原料ガスには二酸化炭素が含まれており、原料ガス及び未反応ガスに含まれる二酸化炭素は二酸化炭素回収器３６にて回収される。回収された二酸化炭素はメンブレンリフォーマ７より排出された水素と混合される。また、回収された残りのメタンガスはメンブレンリフォーマ７に原料ガスとして投入される。
【００５７】
この実施形態では、改質器内の反応で未反応メタンが残る場合で、且つ、原料ガスに二酸化炭素が含まれている場合、原料ガス供給ラインの二酸化炭素回収器上流側に未反応ガスを戻すことにより、１台の二酸化炭素回収器３６で原料ガスに含まれる二酸化炭素、メンブレンリフォーマ７で生成された二酸化炭素両方を回収することが可能である。
【００５８】
このように、メンブレンリフォーマ７で反応できなかったメタンを取り除き再利用することで、メタンを有効に利用することが可能である。また、効率よくメタノール合成が行われる。
【００５９】
本実施形態において製造される液体燃料はメタノールであるが、それに限定されるものではなく、製造されたメタノールをＤＭＥ合成にて合成したジメチルエーテル、ＭＴＧ合成にて合成したガソリンであってもよい。ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一で、ＭＴＧ合成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一であればよい。
【００６０】
（第５の実施形態）
図８に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。図８に示す液体燃料製造プラントは脱硫工程後の原料ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収器３７が備えられている。また、二酸化炭素回収器３７で回収した二酸化炭素をメタノール合成器１７に投入される混合ガスに添加する添加ラインと弁３８とを有しており、それ以外の構成は第１の実施形態に示す液体燃料製造プラントと同じであり、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００６１】
液体燃料製造プラントは図８に示すように、原料ガスの供給ラインに二酸化炭素回収器３７が取り付けられている。二酸化炭素回収器３７で回収された二酸化炭素はメタノール合成器１７供給される二酸化炭素及び水素の混合ガスの供給ラインに添加される。これにより、二酸化炭素を取り除くことでメンブレンリフォーマ７及び凝縮器１８の加熱・冷却による熱ロス、ならびに圧縮機１１１での圧縮に要する動力を低減することが可能である。また、上述の水素が過剰な状態を解消することができるので、より多くのメタノールを合成することが可能である。
【００６２】
原料ガスに二酸化炭素が過剰に含まれている場合、弁３８を開き二酸化炭素回収器３７で回収した二酸化炭素を排出することで、プラント内に余剰な二酸化炭素を残さないようにすることができる。本実施例において二酸化炭素回収器３７は原料ガス供給ラインの圧縮機１１１の入口側に設けられているが、図９に示すように圧縮機１１１の出口に設けてもよい。この場合は、メンブレンリフォーマ７及び凝縮器１８の加熱・冷却による熱ロスを低減することが可能である。
【００６３】
本実施形態において製造される液体燃料はメタノールであるが、それに限定されるものではなく、製造されたメタノールをＤＭＥ合成脱水反応にて合成したジメチルエーテル、ＭＴＧ合成にて合成したガソリンであってもよい。ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一で、ＭＴＧ合成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントに示す部分と同一であればよい。
【００６４】
以上第１から第５の実施形態に示した液体燃料製造プラントにおいては原料ガスとして天然ガスを用いたものを例示しているが、それに限定されるものではなく、バイオマスのメタン発酵により発生するガス等メタンを主成分とするガスを広く採用することができる。一般に、天然ガスは、ガス田ガス、油田随伴ガス、炭田ガス等に大別されるが、本発明では、いずれのガスも適用できる。ガス田ガスは地殻にガス単独で貯えられるものであり、構造性ガスとも呼ばれる。油田随伴ガスは原油と共存するガスをいい、炭田ガスは炭田地帯で炭層または炭層付近の地層から産出するガスをいう。
【００６５】
油田随伴ガス、炭田ガス、バイオマスのメタン発酵により発生するガス等は二酸化炭素を多く含んでいる場合が多い。ガスタービンＧＴ及び補助加熱手段７に二酸化炭素を投入すると、燃焼しにくくなるので、ガスタービンＧＴ及び補助加熱手段７へ燃料を供給するラインには図１０に示す液体燃料製造プラントのように、二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置３９が取り付けられていてもよい。
【００６６】
特に、バイオマスのメタン発酵により発生するガスを原料ガスとして用いる場合、液体燃料製造プラントは図１１に示すようにメタンガス濃縮装置４５を備えていてもよい。バイオマスのメタン発酵にて発生するガスはメタンガス濃縮装置４５で濃縮されてガスタービンＧＴの燃焼器５及び（又は）補助加熱手段８に投入する。これにより、燃焼器５及び（又は）補助過熱手段８にメタン濃度の高い燃料ガスを供給することができる。
【００６７】
（第６の実施形態）
図１２に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。図１２に示す液体燃料製造プラントは原料ガスとして炭田ガスを利用している。炭田ガスに含まれるメタン改質に不要な物質を取り除く除去手段４０（空気分離器４０）を備えている。また、それ以外は第１の実施形態に示す液体燃料製造プラントと同じ構成であり実質上同じ部分には同一の符号が付してある。
【００６８】
炭田ガスは炭田地帯で炭層または炭層付近の地層から生産されるガスである。炭田ガスは空気を多く含んでおり、メンブレンリフォーマ７でのメタン改質には空気は邪魔であり原料ガスを空気分離器４０に通して空気を取り除き濃縮する。取り除かれた空気は排気され、空気が取り除かれ濃縮された原料ガスはメンブレンリフォーマ７、ガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８に供給される。なお、炭田ガスは、硫黄及び硫化物を含むことがあるので、原料ガスの供給ラインに脱硫装置６を設置する。
【００６９】
また、図１３に示すように空気分離器を配置してもよい。供給される炭田ガスに含まれる空気はガスタービンＧＴの燃焼器５及び補助加熱手段８で炭田ガスを燃焼し燃焼ガスとするときには必要な物質であり、空気を分離しないままの炭田ガスをガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８に供給する。一方で図１３に示すように改質用原料ガスをメンブレンリフォーマ７に送るラインにのみ空気分離器４０を取り付けておき、炭田ガスから空気を取り除きメタンガスを濃縮したものを原料ガスとして用いてもよい。このように、炭田ガスの供給路を分けることで、ガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８には燃焼に必要な空気を有する炭田ガスを供給し、またメンブレンリフォーマ７には不要な空気を除いてメタンガスを濃縮した炭田ガスを供給しメタン改質反応が効率よく起きるようにすることで、液体燃料製造プラントの燃料製造効率を上げることができる。
【００７０】
これらの液体燃料製造プラントは、石炭採掘場所及び（又は）石炭備蓄場所に近接して配置することができる。石炭採掘場所に近接して配置することで運搬、備蓄するのに不便な石炭をガスタービンＧＴを用いて発電し電力とする一方、運搬、備蓄しやすいメタノールとすることができるので、エネルギ運搬コストを低減することができる。また、メタノールをＤＭＥ合成してＤＭＥとしてもよく、ＭＴＧ合成によりガソリンとしてもよい。この場合、ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントと同一のものを有していればよく、ＭＴＧ合成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントと同一のものを有していればよい。
【００７１】
（第７の実施形態）
図１４に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。図１４に示す液体燃料製造プラントは原料ガスとして石炭の水素添加ガス化によるメタンガスを採用している。図１４に示す液体燃料製造プラントは水素添加ガス化装置４１を有しており、水素添加ガス化装置４１に石炭を投入することで原料ガスであるメタンガスを生成している。また、それ以外の部分は第１の実施形態で示した液体燃料製造プラントと同じ構造を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。なお、石炭には硫黄及び硫化物が含まれているケースが多いので、石炭水素添加ガス化装置の後に、脱硫装置６を設置する。
【００７２】
石炭を水素添加ガス化装置４１に投入することで、純度の高い（換言すると高濃度の）メタンガスを生成することができる。生成されたメタンガスを原料ガスとしてメンブレンリフォーマ７に投入することで、原料ガスあたりの二酸化炭素及び水素の生成量を増やすことができる。また、ガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８に送られる場合でも燃焼に関係しない物質の含有量が少ないので燃料あたり高い熱量を得ることができる。
【００７３】
図１５に示すように、石炭ガス化と水素添加ガス化を併用してもよい。石炭ガス化装置４２に石炭を投入し一酸化炭素と水素の混合ガス化しガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８へ導入し、水素添加ガス化装置４１に石炭を投入することでメタンガス化しメンブレンリフォーマ７に導入する。なお、石炭には硫黄及び硫化物が含まれているケースが多いので、石炭ガス化装置及び石炭水素添加ガス化装置の後に、脱硫装置６を設置する。
【００７４】
これらの液体燃料製造プラントは、石炭採掘場所及び（又は）石炭備蓄場所に近接して配置することができる。石炭採掘場所に近接して配置することで運搬、備蓄するのに不便な石炭をガスタービンＧＴを用いて発電し電力とする一方、運搬、備蓄しやすいメタノールとすることができるので、エネルギ運搬コストを低減することができる。また、メタノールをＤＭＥ合成してＤＭＥとしてもよく、ＭＴＧ合成によりガソリンとしてもよい。この場合、ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントと同一のものを有していればよく、ＭＴＧ合成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントと同一のものを有していればよい。
【００７５】
（第８の実施形態）
図１６に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。図１６に示す液体燃料製造プラントは原料ガスとしてバイオマスの水素添加ガス化により発生するメタンガスを利用している。水素添加ガス化装置４３が備えられており、それ以外は第１の実施形態に示す液体燃料製造プラントと同じ構造であり、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００７６】
水素添加ガス化装置４３にバイオマスを投入することで、純度の高い（高濃度の）メタンガスを生成することができる。生成されたメタンガスを原料ガスとしてメンブレンリフォーマ７に投入することで、原料ガスあたりの二酸化炭素及び水素の生成量を増やすことができる。また、ガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８に送られる場合でも燃焼に関係しない物質の含有量が少ないので燃料あたり高い熱量を得ることができる。バイオマスをガス化すると硫黄及び硫化物が生成されることがあるので、バイオマスの水素添加ガス化装置４３の下流側には脱硫装置６を備えている。
【００７７】
図１７に示すように、原料ガスの生成にバイオマスのガス化と水素添加ガス化を併用してもよい。バイオマスのガス化装置４４にバイオマスを投入し一酸化炭素と水素の混合ガス化しガスタービンＧＴ及び（又は）補助加熱手段８へ導入し、水素添加ガス化装置４３にバイオマスを投入することでメタンガス化しメンブレンリフォーマ７に導入する。バイオマスをガス化すると硫黄及び硫化物が生成されることがあるので、バイオマスのガス化装置４４及び水素添加ガス化装置４３の下流側には脱硫装置６を備えている。
【００７８】
これらの液体燃料製造プラントは、バイオマスの供給場所に近接して配置することができる。バイオマスの供給場所に近接して配置することでバイオマスのエネルギをガスタービンＧＴを用いて発電し電力とする一方、運搬、備蓄しやすいメタノールとすることができるので、エネルギ運搬、備蓄コストを低減することができる。また、メタノールをＤＭＥ合成してＤＭＥとしてもよく、ＭＴＧ合成によりガソリンとしてもよい。この場合、ＤＭＥ合成にかかわる部分は図３に示す液体燃料製造プラントと同一のものを有していればよく、ＭＴＧ合成にかかわる部分は図４に示す液体燃料製造プラントと同一のものを有していればよい。
【００７９】
（第９の実施形態）
図１８に本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例の概略配置図を示す。大まかな液体燃料の製造工程は図５に示すものと同一である。改質工程で用いられる改質器としてメンブレンリフォーマのかわりに水蒸気改質器７１が用いられている。改質工程で水蒸気改質器７１内で起こる反応は次の化学式に示す改質反応とシフト反応に分けられる。
ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２＋２Ｈ２Ｏ  （改質反応）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２    （シフト反応）
水蒸気改質器７１内部では改質反応及びシフト反応がおきており、水蒸気改質器７１からは、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）及び水蒸気（Ｈ２Ｏ）の混合ガスが排出される。
【００８０】
また、メタノール合成器１７には一酸化炭素、二酸化炭素及び水素の混合ガスが導入されるので、メタノール合成反応は以下の式で表せる反応となる。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ
【００８１】
図１８に示す液体燃料製造プラントは、ガスタービンＧＴより排出される排気の熱を再利用している。ガスタービンＧＴは、それには限定されないがここでは、発電に用いられるものであり、圧縮機１とタービン２の間には燃焼器５が備えられている。燃焼器５は内部で圧縮機１より送られてきた空気を利用して燃料を燃焼し、燃焼ガスをタービン２に導入するものである。
【００８２】
液体燃料製造プラントは天然ガスを原料ガスとして利用している。燃料ガス投入工程Ｓ１として天然ガスを投入する。天然ガスには硫黄等の液体燃料の製造には不要な物質が含まれているので、脱硫装置６を通過させることで硫黄を含む不純物を取り除く（除去工程Ｓ２）。硫黄を含む不純物が取り除かれた原料ガスの一部は圧縮機１１１にて後述の水蒸気改質器７１に圧送される。また原料ガスの残りのうち一部は分岐してガスタービンＧＴの燃焼器５に燃料として投入される。また、さらに残りは後述する補助加熱手段８１に燃料として投入される。補助加熱手段８１は燃焼装置であり、圧縮空気を供給する圧縮機２７が接続している。燃焼器５及び補助加熱手段８１に接続されている配管にはそれぞれ弁９、弁１０が取り付けられており、燃料の流入量を調整している。補助加熱手段８１はガスタービンＧＴの排気ラインに配置されており、タービン２より排出される排ガスを加熱する。
【００８３】
改質工程Ｓ３は以下の手順で行われる。タービンより排出された排ガスは水蒸気改質器７１に送られる。ここで、タービン２より排出される排ガスの流動経路は図中一点鎖線で示されている。排ガスは水蒸気改質器７１の内部を流動し、水蒸気改質器７１の排ガスの流動経路とは別の部屋に流入した原料ガス等を加熱する。
【００８４】
給水ポンプ１９にて水を再生熱交換器１２に送り加熱して蒸発させた後、脱硫が終了した原料ガスと一緒に水蒸気改質器７１に投入する。再生熱交換器１２は水蒸気改質器７１内を流動し、内部を加熱した後の排ガスと水との間で熱交換するものである。さらに再生熱交換器１２を通過した後の排ガスは、ＨＲＳＧ１３（排熱回収ボイラ）に送られ水と熱交換することで、水を蒸気または蒸気と温水とし、プラント及びその近隣施設に蒸気または蒸気と温水を供給する。
【００８５】
水蒸気改質器７１は、メタン（ＣＨ４）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とＮＯ混合ガスが以下に示す改質反応及びシフト反応を起こすものである。
ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２＋２Ｈ２Ｏ    （改質反応）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２      （シフト反応）
水蒸気改質器７１において、全ての一酸化炭素がシフト反応で二酸化炭素にはならず、一酸化炭素、二酸化炭素、水素及び水蒸気の混合ガスに改質される。この反応は吸熱反応であるので、上述したガスタービンＧＴの排ガスの熱を利用して加熱している。水蒸気改質器７１での改質反応及びシフト反応が起きるのに必要な温度は、ガスタービンＧＴの排ガスの温度よりも大幅に高く、その温度差を補うために補助加熱手段８１を駆動して排ガスを加熱し反応に必要な温度に上昇させる。
【００８６】
水蒸気改質器７１で発生する一酸化炭素、二酸化炭素、水素及び水蒸気の混合ガスは水蒸気改質器７１より取り出されたのち、凝縮器１４にて水蒸気を凝縮し水として分離する。凝縮器１４で凝縮された水は給水ポンプ１９の上流側の給水ラインに戻される。また、水蒸気改質器７１で発生した一酸化炭素及び水素の一部は別のラインより燃料ガスとして補助加熱手段８１に送られる。一酸化炭素、二酸化炭素及び水素の混合ガスはメタノール合成器１７に投入される。
【００８７】
メタノール合成器でのメタノール合成反応は次の化学式に示すとおりである（メタノール合成工程）。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ
ここでメタノール合成器１７に投入される水素の量が、一酸化炭素、二酸化炭素に比べて過剰であるので、ＨＲＳＧ１３を通過したガスタービンＧＴ及び補助加熱手段８１の排ガスは冷却器２１に通過して冷却された後、二酸化炭素回収器２２で排ガス中の二酸化炭素を回収される。回収された二酸化炭素はメタノール合成器１７に流入する一酸化炭素、二酸化炭素及び水素の混合ガスと混合させて不足分を補う。
【００８８】
メタノール合成器１７にて合成されたメタノールと水蒸気の混合ガスは冷却器２３にて冷却され気液分離器２４に投入される。気液分離器２４に投入された混合ガスには反応せずに残った一酸化炭素、二酸化炭素、水素が含まれており、気液分離器２４に投入されることで、メタノール及び水は液体に、一酸化炭素、二酸化炭素及び水素は気体に分離される。気液分離器２４で分離された、一酸化炭素、二酸化炭素及び水素はメタノール合成器１７に投入される一酸化炭素、二酸化炭素と水素の混合ガスに混入される。メタノールと水の混合液体は精留塔２５に送り、水とメタノールの混合液からメタノールだけを取り出す。
【００８９】
上述のガスタービンＧＴはそれには限定されないが発電に用いられるガスタービンであり、電力需要に合わせて発電量（ガスタービンの運転状況）を変更するものである。しかし、液体燃料の製造プラントは常時運転が好ましい。
【００９０】
電力需要が少なくガスタービンＧＴが停止している場合、ガスタービンＧＴの排ガスによる水蒸気改質器７１の加熱ができないので、補助加熱手段８１を駆動して水蒸気改質器７１を加熱する。このとき、弁１０を開き、弁９を閉じることで、脱硫装置６を通過した原料ガスがガスタービンＧＴの燃焼器５には供給されず、補助加熱手段８１のみに供給される。弁２６を開き圧縮機２７を駆動することで補助加熱手段８１に燃焼用の空気を導入し原料ガスを燃焼し、燃焼ガスを発生させることができる。このとき、ガスタービンＧＴの排ガスラインに設けられた弁２９を閉じておくことで、燃焼ガスがタービン２に逆流するのを防ぐことができる。
【００９１】
また、弁３０を開くことで上述したように水蒸気改質器７１で発生した水素及び一酸化炭素の一部を補助加熱手段８１の燃料として利用することができる。また、一酸化炭素及び水素を補助加熱手段８１の燃料として用いるので、補助加熱手段８１に送られる原料ガスの量を減らすことができるので、燃料ガスの使用量を減らすことができる。
【００９２】
また、図１９に示す液体燃料の製造プラントでは精留塔２５にて取り出されたメタノールを気化器３１に送りガス化する。ガス化されたメタノールはＤＭＥ合成器３２に送られる。ＤＭＥ合成器３２内ではメタノールが次に示す脱水反応によってジメチルエーテル（ＤＭＥ）に合成される。
２ＣＨ３ＯＨ→ＣＨ３ＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ
その後、冷却器３３にて冷却され、精留塔３４に送られてＤＭＥを取り出す（ＤＭＥ合成工程Ｓ６）。ＤＭＥ合成器３４で反応しなかったメタノールは精留塔３４で分離され、メタノールと水の混合液と混合されて精留塔２５に投入される。これを繰り返すことで、未反応メタノールを再利用することができる。
【００９３】
また、図２０に示すようにガソリンを製造することもできる。メタノール合成器１７で合成されたメタノールはＭＴＧ（メタノールトゥガソリン）合成器３５に投入され、ＭＴＧ合成されることでガソリンに合成される（ＭＴＧ合成工程Ｓ７）。
【００９４】
第５から第８の実施形態に示したように、原料ガスとして天然ガス以外に、バイオマスのメタン発酵ガス、石炭を水素添加ガス化したもの、石炭をガス化および水素添加ガス化したもの、バイオマスを水素添加ガス化したもの、バイオマスをガス化および水素添加ガス化したもの、を利用することが可能である。これらのガスを原料ガスとして利用する場合、各実施形態に示したように原料ガスの投入部に各原料ガスを生成するための装置を取り付ける。
【００９５】
上述の各実施例において、原料ガスは上記に示されたものだけではなくメタンガスを主成分とするガスを広く採用することが可能である。また、隣接する他のプラントとして、ガスタービンを採用して説明しているが、それに限定されるものではなく、排熱を容易に利用することができるプラントを広く採用することが可能である。さらに、上述の各実施形態では補助加熱手段として燃焼装置を例に説明しているが、それに限定されるものではなく、メンブレンリフォーマ又は改質器を加熱することができるものを広く採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明にかかる液体燃料製造プラントの液体燃料を製造する工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明にかかる液体燃料製造プラントの一例を示す概略配置図である。
【図３】本発明にかかる液体燃料製造プラントの他の例を示す概略配置図である。
【図４】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図５】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図６】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図７】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図８】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図９】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１０】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１１】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１２】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１３】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１４】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１５】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１６】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１７】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１８】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図１９】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【図２０】本発明にかかる液体燃料製造プラントのさらに他の例を示す概略配置図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  圧縮機
２  タービン
３  発電機
４  軸
５  燃焼器
６  脱硫装置
７  メンブレンリフォーマ
７１  改質器
８  補助加熱手段
８１  補助加熱手段
９  弁
１０  弁
１１  圧縮機
１１１  圧縮機
１１２  圧縮機
１２  再生熱交換器
１３  ＨＲＳＧ
１４  凝縮器
１５  冷却器
１６  圧縮機
１６１  圧縮機
１６２  圧縮機
１７  メタノール合成器
１８  凝縮器
１９  給水ポンプ
２０  給水ライン
２１  冷却器
２２  二酸化炭素回収器
２３  冷却器
２４  気液分離器
２５  精留塔
２６  弁
２７  圧縮機
２８  弁
２９  弁
３０  弁
３１  気化器
３２  ＤＭＥ合成器
３３  冷却器
３４  精留塔
３５  ＭＴＧ合成器
３６  二酸化炭素回収器
３７  二酸化炭素回収器
３８  弁
３９  二酸化炭素除去装置
４０  空気分離器
４１  水素添加ガス化装置
４２  石炭ガス化装置
４３  水素添加ガス化装置
４４  バイオマスのガス化装置
４５  メタンガス濃縮装置
【図１】
2005336076.tif 000003
【図２】
2005336076.tif 000004
【図３】
2005336076.tif 000005
【図４】
2005336076.tif 000006
【図５】
2005336076.tif 000007
【図６】
2005336076.tif 000008
【図７】
2005336076.tif 000009
【図８】
2005336076.tif 000010
【図９】
2005336076.tif 000011
【図１０】
2005336076.tif 000012
【図１１】
2005336076.tif 000013
【図１２】
2005336076.tif 000014
【図１３】
2005336076.tif 000015
【図１４】
2005336076.tif 000016
【図１５】
2005336076.tif 000017
【図１６】
2005336076.tif 000018
【図１７】
2005336076.tif 000019
【図１８】
2005336076.tif 000020
【図１９】
2005336076.tif 000021
【図２０】
2005336076.tif 000022